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[導讀]本方法適用于模擬電路(對數(shù)字噪聲敏感)和數(shù)字電路混合時,尤其是包含高頻和大電流電路時。

本方法適用于模擬電路(對數(shù)字噪聲敏感)和數(shù)字電路混合時,尤其是包含高頻和大電流電路時。
一、器件布局
  • 模擬電路應該與數(shù)字電路分開,使得它遠離開關噪聲。
  • 高噪聲和高頻器件應該布局在靠近連接器/電源。圖 1 推薦的器件布局
二、地的處理
  • 每個部分(模擬和數(shù)字)使用獨立的地
  • 盡量使用地平面
  • 如果沒有地平面,各個地的連接可使用” 星” 形布線
    ― 盡量提供獨立的地電流回路
    ― 對于小電流/低速信號的器件,回路可以共享(如U1和U2)
    ― 從頭到尾,地線應盡量寬(最窄要達到布線的有效寬度)
    ― 避免地線環(huán)路
    ― 數(shù)字電流不要穿過模擬器件
    ― 大電流和高速電流不要穿過模擬和低速器件。
    ― 任何情況下,布線長度盡量短,降低有效電感和電阻
  • 當有地平面時,盡量使用其作為電流回路
  • 為模擬部分提供獨立的地平面,模擬地平面和數(shù)字地平面分隔開。
  • 避免因頂層的地平面和底層的地平面布線形成環(huán)路。
  • 在地平面上,地電流會走最短的路徑;如果信號線需要在地平面一邊走線,應該盡量短,
    且垂直于地電流回路。
  • 即使模擬和數(shù)字部分有獨立的地,只有一個電氣點能作為系統(tǒng)級的參考地,比如兩個地應該單點連接;這個點通常作為參考的地。連接最好使用一個磁珠或者電感,可以起到去耦作用

    圖 2 星形地連接

    三、旁路和去耦電容
  • 旁路電容給高頻電流提供一個低阻抗的通路,降低電源線上的噪聲電流。通常, 0.1uF電容可以滿足,并應該離器件盡量近。
  • 一個去耦電容將兩個電路隔開;這樣可以有效的防止噪聲從一個電路傳到另一個??梢院鸵粋€電感一起使用,形成一個低通濾波。這種情況建議使用10uF電容,并應該離電源較近。

    圖 3 旁路和去耦電容
四、電源層
  • 盡管不如地平面那么重要,當然有電源平面會更好。
  • 對于兩層板,電源平面可以用寬的走線來替代(寬度為其他走線的2到3倍)
  • 重要和復雜的設計需要多層板。
  • 這種情況下,建議地和電源平面使用不同的層。
  • 由于很多元件是貼片器件,它們的連接位于電路板的外面一邊上(通常是頂層),所以內(nèi)部層可以被指定為電源和地平面,從而利用層間分布電容。
  • 如果超過4層板, 高速信號可以被保護在地和電源層之間。低速信號放在外層。
五、信號走線不同部分(模擬和數(shù)字)的信號/電源/地不要重疊。否則,重疊部分的分布電容可能把高速的數(shù)字噪聲耦合到模擬電路。圖 4 信號走線
讓數(shù)字信號(尤其是高頻,高噪I/O或大電流)遠離模擬信號。即使走線和平面之間很小的電容也會耦合進足夠大的噪聲,不僅是基頻還有諧波。高阻抗的電線對電容耦合進來的噪聲非常敏感,尤其是來自臨近的走線上快速變化的電壓(比如數(shù)字時鐘)。為了減少電容,要增加兩條走線間的距離,減少兩條走線的長度和厚度。
圖 5 走線的推薦距離
  • 為了使寄生電感電容最小,信號線通常來說應該盡量短。
  • 為了使串擾最小,應該盡量避免信號線平行布線。如果不可避免,應擴大平行線間距為信號線寬度的3倍。
  • 使電源和地線之間環(huán)路最小(當沒有地平面時),避免” 回路天線” 效應。
圖 6 推薦的回流路徑
  • 通過圓形倒角來使輻射效應最小。圖 7 通過圓形倒角來使輻射效應最小

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